Kea leboha ha le etetse Nature.com. Mofuta wa sebatli seo o se sebedisang o na le tshehetso e fokolang bakeng sa CSS. Bakeng sa boiphihlelo bo botle ka ho fetisisa, re kgothaletsa hore o sebedise sebatli se ntjhafaditsweng (kapa o tima mokgwa wa ho tsamaisana le Internet Explorer). Ho sa le jwalo, ho netefatsa tshehetso e tswelang pele, re tla bontsha sebaka sena sa marang-rang ntle le mekgwa le JavaScript.
Ho bola ha dikokwana-hloko (MIC) ke bothata bo boholo diindastering tse ngata kaha ho ka baka tahlehelo e kgolo ya moruo. 2707 super duplex stainless steel (2707 HDSS) e sebedisitswe dibakeng tsa lewatle ka lebaka la ho hanyetsa ha yona dikhemikhale ka tsela e babatsehang. Leha ho le jwalo, ho hanyetsa ha yona MIC ha ho a bontshwa ka teko. Phuputsong ena, boitshwaro ba MIC ba 2707 HDSS bo bakwang ke baktheria ya aerobic ya lewatle Pseudomonas aeruginosa bo ile ba fuputswa. Tlhahlobo ya electrochemical e bontshitse hore boteng ba Pseudomonas aeruginosa biofilm ka hara 2216E medium, ho bile le phetoho e ntle bokgoning ba ho bola le keketseho ya bongata ba hona jwale ba ho bola. Tlhahlobo ya X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) e bontshitse phokotseho ya dikahare tsa Cr hodima bokahodimo ba sampole tlasa biofilm. Tlhahlobo ya ditshwantsho tsa dikoti e bontshitse hore biofilm ya P. aeruginosa e hlahisitse botebo bo boholo ba sekoti ba 0.69 μm nakong ya matsatsi a 14 a ho ikatisa. Le hoja sena se le senyenyane, se bontsha hore 2707 HDSS ha e sireletsehe ka botlalo ho MIC ea lifilimi tsa P. aeruginosa.
Litšepe tse sa hloekang tse peli (DSS) li sebelisoa haholo liindastering tse fapaneng bakeng sa motsoako oa tsona o motle oa thepa e ntle ea mechini le ho hanyetsa mafome1,2. Leha ho le joalo, ho kenngoa ha likoti sebakeng se le seng ho ntse ho etsahala 'me ho ama botšepehi ba tšepe ena3,4.DSS ha e hanele mafome a likokoana-hloko (MIC)5,6.Ho sa tsotellehe mefuta e mengata ea ts'ebeliso ea DSS, ho ntse ho e-na le libaka tseo ho hanyetsa mafome ha DSS ho sa lekaneng bakeng sa ts'ebeliso ea nako e telele.Sena se bolela hore thepa e turang haholo e nang le khanyetso e phahameng ea mafome ea hlokahala.Jeon et al7 ba fumane hore esita le litšepe tse sa hloekang tse peli (SDSS) tse peli (HDSS) li na le meeli e itseng mabapi le khanyetso ea mafome.Ka hona, litšepe tse peli (HDSS) tse peli (HDSS) tse nang le khanyetso e phahameng ea mafome lia hlokahala lits'ebetsong tse ling.Sena se lebisitse nts'etsopele ea HDSS e kopantsoeng haholo.
Ho hanyetsa ho bola ha DSS ho itshetlehile ka karolelano ya mekhahlelo ya alpha le gamma le dibaka tse senyehileng tsa Cr, Mo le W tse 8, 9, 10 tse haufi le mohato wa bobedi. HDSS e na le dikahare tse hodimo tsa Cr, Mo le N11, kahoo e na le kganyetso e ntle ya ho bola le boleng bo hodimo (45-50) Ho hanyetsa ho tjhesa ha ho tjhesa ha diphaephe (PREN), e hlwailweng ke wt.% Cr + 3.3 (wt.% Mo + 0.5 wt% W) + 16 wt% N12. Kganyetso ya yona e ntle ya ho bola e itshetlehile ka motsoako o leka-lekaneng o nang le mekhahlelo e ka bang 50% ya ferrite (α) le 50% ya austenite (γ), HDSS e na le thepa e betere ya mechini le kganyetso e hodimo ho feta DSS13 e tlwaelehileng. Dikahare tsa ho bola ha chloride. Kganyetso e ntlafetseng ya ho bola e atolosa tshebediso ya HDSS dibakeng tse senyang haholo tsa chloride, jwalo ka dibakeng tsa lewatle.
Li-MIC ke bothata bo boholo liindastering tse ngata tse kang oli le khase le litšebeletso tsa metsi14. MIC e ikarabella bakeng sa 20% ea tšenyo eohle ea mafome15. MIC ke mafome a bioelectrochemical a ka bonoang libakeng tse ngata. Li-biofilm tse thehoang holim'a tšepe li fetola maemo a electrochemical, ka hona li ama ts'ebetso ea mafome. Ho lumeloa haholo hore mafome a MIC a bakoa ke li-biofilm. Likokoana-hloko tsa electroogenic li senya litšepe ho fumana matla a ho boloka matla a ho phela17. Lithuto tsa morao tjena tsa MIC li bontšitse hore EET (phetiso ea lielektrone tse ling) ke ntlha e fokotsang sekhahla ho MIC e bakoang ke likokoana-hloko tsa electrogen.Zhang et al. 18 ba bontšitse hore li-elektrone mediators li potlakisa phetiso ea lielektrone lipakeng tsa lisele tsa Desulfovibrio sessificans le tšepe e sa hloekang ea 304, e leng se lebisang tlhaselong e matla ea MIC. Enning et al. 19 le Venzlaff et al. 20 ba bontšitse hore li-biofilm tsa baktheria tse fokotsang sulfate (SRB) li ka monya lielektrone ka ho toba ho tsoa li-substrate tsa tšepe, e leng se fellang ka mafome a maholo a likoti.
DSS e tsebahala ka ho angoa habonolo ke MIC libakeng tse nang le SRB, libaktheria tse fokotsang tšepe (IRB), jj. 21. Libaktheria tsena li baka ho koaleha ha likoti libakeng tsa DSS tlas'a biofilms22,23. Ho fapana le DSS, MIC ea HDSS24 ha e tsejoe hantle.
Pseudomonas aeruginosa ke baktheria e tsamayang e bōpehileng joaloka molamu e nang le gram-negative e hasaneng haholo tlhahong25. Pseudomonas aeruginosa le eona ke sehlopha se seholo sa likokoana-hloko tikolohong ea leoatle, e leng se bakang MIC ho tšepe. Pseudomonas e ameha haufi-ufi lits'ebetsong tsa ho bola 'me e tsejoa e le mokoloneli oa pele nakong ea ho thehoa ha biofilm. Mahat et al. 28 le Yuan et al. 29 ba bontšitse hore Pseudomonas aeruginosa e na le tšekamelo ea ho eketsa sekhahla sa ho bola ha tšepe e bonolo le li-alloy libakeng tse metsi.
Sepheo se seholo sa mosebetsi ona e ne e le ho batlisisa thepa ea MIC ea 2707 HDSS e bakoang ke baktheria ea aerobic ea leoatleng Pseudomonas aeruginosa ho sebelisoa mekhoa ea electrochemical, mekhoa ea tlhahlobo ea bokaholimo le tlhahlobo ea lihlahisoa tsa corrosion. Lithuto tsa electrochemical ho kenyeletsoa le Open Circuit Potential (OCP), Linear Polarization Resistance (LPR), Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS), le Potential Dynamic Polarization li entsoe ho ithuta boitšoaro ba MIC ba 2707 HDSS. Tlhahlobo ea Energy dispersive spectrometer (EDS) e entsoe ho fumana likarolo tsa lik'hemik'hale holim'a bokaholimo bo senyehileng. Ho phaella moo, tlhahlobo ea X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) e sebelisitsoe ho fumana botsitso ba passivation ea filimi ea oxide tlas'a tšusumetso ea tikoloho ea leoatle e nang le Pseudomonas aeruginosa. Botebo ba mokoti bo ile ba lekanngoa tlas'a microscope ea confocal laser scanning (CLSM).
Tafole ya 1 e thathamisa sebopeho sa dikhemikhale sa 2707 HDSS. Tafole ya 2 e bontsha hore 2707 HDSS e na le thepa e ntle ya mechini ka matla a tlhahiso a 650 MPa. Setšoantšo sa 1 se bontsha sebopeho sa micro optical sa tharollo e futhumatswang ke mocheso ya 2707 HDSS. Dihlopha tse telele tsa mekhahlelo ya austenite le ferrite ntle le mekhahlelo ya bobedi di ka bonwa sebopehong sa micro se nang le mekhahlelo ya austenite e ka bang 50% le 50% ya ferrite.
Setšoantšo sa 2a se bonts'a bokhoni ba potoloho e bulehileng (Eocp) khahlano le data ea nako ea ho pepesehela 2707 HDSS ho abiotic 2216E medium le P. aeruginosa broth matsatsi a 14 ho 37 °C. E bontša hore phetoho e kholo le ea bohlokoa ho Eocp e etsahala nakong ea lihora tse 24 tsa pele. Boleng ba Eocp maemong ana ka bobeli bo fihlile sehlohlolong ho -145 mV (khahlanong le SCE) hoo e ka bang lihora tse 16 ebe bo theoha haholo, bo fihla ho -477 mV (khahlanong le SCE) le -236 mV (khahlanong le SCE) bakeng sa sampole ea abiotic le P, ka ho latellana). Litlankane tsa Pseudomonas aeruginosa, ka ho latellana. Kamora lihora tse 24, boleng ba Eocp ba 2707 HDSS bakeng sa P. aeruginosa bo ne bo tsitsitse ho -228 mV (ha ho bapisoa le SCE), ha boleng bo tsamaellanang bakeng sa disampole tse seng tsa baeloji e ne e le hoo e ka bang -442 mV (ha ho bapisoa le SCE). Eocp boteng ba P. aeruginosa e ne e le tlase haholo.
Liteko tsa electrochemical tsa disampole tse 2707 tsa HDSS ka har'a abiotic medium le moro oa Pseudomonas aeruginosa ho 37 °C:
(a) Eocp e le mosebetsi oa nako ea ho pepesehela, (b) li-curve tsa polarization letsatsing la 14, (c) Rp e le mosebetsi oa nako ea ho pepesehela le (d) icorr e le mosebetsi oa nako ea ho pepesehela.
Tafole ea 3 e thathamisa boleng ba paramethara ea corrosion ea electrochemical ea lisampole tse 2707 tsa HDSS tse pepesetsoeng ho abiotic medium le Pseudomonas aeruginosa entetsoeng medium ka matsatsi a 14. Li-tangent tsa li-curve tsa anodic le cathodic li ile tsa fetisetsoa ho fihla likotopong tse hlahisang corrosion current density (icorr), corrosion potential (Ecorr) le Tafel slopes (βα le βc) ho latela mekhoa e tloaelehileng30,31.
Jwalo ka ha ho bontshitswe ho Setshwantsho sa 2b, phetoho e hodimo ya mothapo wa P. aeruginosa e bakile keketseho ya Ecorr ha e bapiswa le mothapo wa abiotic. Boleng ba icorr, bo lekanang le sekgahla sa ho bola, bo eketsehile ho fihla ho 0.328 μA cm-2 sampole ya Pseudomonas aeruginosa, ka makgetlo a mane ho feta sampole e seng ya baeloji (0.087 μA cm-2).
LPR ke mokhoa oa khale oa electrochemical o sa senyeheng bakeng sa tlhahlobo e potlakileng ea mafome. E boetse e sebelisitsoe ho ithuta MIC32. Setšoantšo sa 2c se bontša khanyetso ea polarization (Rp) e le ts'ebetso ea nako ea ho pepesehela. Boleng bo phahameng ba Rp bo bolela mafome a fokolang. Nakong ea lihora tse 24 tsa pele, Rp ea 2707 HDSS e fihlile boleng bo phahameng ba 1955 kΩ cm2 bakeng sa lisampole tsa abiotic le 1429 kΩ cm2 bakeng sa lisampole tsa Pseudomonas aeruginosa. Setšoantšo sa 2c se boetse se bontša hore boleng ba Rp bo ile ba fokotseha ka potlako kamora letsatsi le le leng 'me ba lula bo sa fetohe matsatsi a 13 a latelang. Boleng ba Rp ba sampole ea Pseudomonas aeruginosa ke hoo e ka bang 40 kΩ cm2, e leng tlase haholo ho feta boleng ba 450 kΩ cm2 ba sampole e seng ea baeloji.
Boleng ba icorr bo lekana le sekgahla se tshwanang sa ho bola. Boleng ba yona bo ka balwa ho tswa ho equation e latelang ya Stern-Geary,
Ho latela Zou le ba bang 33, boleng bo tloaelehileng ba leralla la Tafel B mosebetsing ona bo ne bo nkoa e le 26 mV/dec. Setšoantšo sa 2d se bontša hore icorr ea sampole ea 2707 e seng ea baeloji e ile ea lula e tsitsitse, ha sampole ea P. aeruginosa e ile ea fetoha haholo kamora lihora tse 24 tsa pele. Boleng ba icorr ba lisampole tsa P. aeruginosa bo ne bo phahame haholo ho feta taolo e seng ea baeloji. Mokhoa ona o tsamaellana le liphetho tsa khanyetso ea polarization.
EIS ke mokhoa o mong o sa senyeheng o sebediswang ho hlalosa dikarabelo tsa electrochemical di-interface tse senyehileng. Di-spectra tsa Impedance le boleng ba capacitance bo balwang ba di-sample tse pepeseditsweng mecheng ya abiotic le tharollo ya Pseudomonas aeruginosa, kganyetso ya Rb ya filimi/biofilm e sa sebetseng e bopilweng hodima sampuli, kganyetso ya phetisetso ya tjhaja ya Rct, capacitance ya motlakase ya Cdl e nang le lera le lebedi (EDL) le diparamente tsa QCPE Constant Phase Element (CPE). Diparamente tsena di ile tsa sekasekwa hape ka ho kenya data ho sebediswa mohlala wa potoloho e lekanang (EEC).
Setšoantšo sa 3 se bonts'a li-plots tse tloaelehileng tsa Nyquist (a le b) le li-plots tsa Bode (a' le b') tsa lisampole tse 2707 tsa HDSS ka har'a abiotic medium le moro oa P. aeruginosa bakeng sa linako tse fapaneng tsa ho ikatisa. Bophara ba lesale la Nyquist boa fokotseha boteng ba Pseudomonas aeruginosa. Setšoantšo sa Bode (Setšoantšo sa 3b') se bontša keketseho ea boholo ba impedance eohle. Tlhahisoleseling mabapi le nako e sa fetoheng ea phomolo e ka fanoa ke phase maxima. Setšoantšo sa 4 se bonts'a meaho ea 'mele e thehiloeng ho monolayer (a) le bilayer (b) le li-EEC tsa tsona tse tsamaellanang. CPE e hlahisoa mohlaleng oa EEC. Ho amoheloa le impedance ea eona li hlalositsoe ka tsela e latelang:
Mefuta e 'meli ea 'mele le lipotoloho tse lekanang tse tsamaellanang bakeng sa ho kenya sekala sa impedance sa sampole ea 2707 HDSS:
moo Y0 e leng boholo ba CPE, j ke nomoro e inahaneloang kapa (-1)1/2, ω ke maqhubu a angular, 'me n ke index ea matla a CPE e ka tlase ho unity35. Phapang ea khanyetso ea phetisetso ea tjhaja (ke hore 1/Rct) e tsamaellana le sekhahla sa ho bola. Rct e nyane e bolela sekhahla se potlakileng sa ho bola27. Kamora matsatsi a 14 a ho ikatisa, Rct ea lisampole tsa Pseudomonas aeruginosa e fihlile ho 32 kΩ cm2, e nyane haholo ho feta 489 kΩ cm2 ea lisampole tse seng tsa baeloji (Tafole ea 4).
Litšoantšo tsa CLSM le litšoantšo tsa SEM tse ho Setšoantšo sa 5 li bontša ka ho hlaka hore kabo ea biofilm holim'a sampole ea 2707 HDSS kamora matsatsi a 7 e teteaneng. Leha ho le joalo, kamora matsatsi a 14, kabo ea biofilm e ne e fokola 'me lisele tse ling tse shoeleng li ile tsa hlaha. Tafole ea 5 e bontša botenya ba biofilm ho lisampoleng tsa 2707 HDSS kamora ho pepesehela P. aeruginosa matsatsi a 7 le a 14. Botenya bo phahameng ka ho fetisisa ba biofilm bo fetohile ho tloha ho 23.4 μm kamora matsatsi a 7 ho ea ho 18.9 μm kamora matsatsi a 14. Botenya bo tloaelehileng ba biofilm le bona bo tiisitse mokhoa ona. E fokotsehile ho tloha ho 22.2 ± 0.7 μm kamora matsatsi a 7 ho ea ho 17.8 ± 1.0 μm kamora matsatsi a 14.
(a) Setšoantšo sa 3-D CLSM kamora matsatsi a 7, (b) Setšoantšo sa 3-D CLSM kamora matsatsi a 14, (c) Setšoantšo sa SEM kamora matsatsi a 7 le (d) Setšoantšo sa SEM kamora matsatsi a 14.
EDS e senotse dielemente tsa dikhemikhale di-biofilms le dihlahiswa tsa mafome disampoleng tse pepeseditsweng ho P. aeruginosa ka matsatsi a 14. Setšoantšo sa 6 se bontsha hore dikahare tsa C, N, O, le P di-biofilms le dihlahiswa tsa mafome di phahame haholo ho feta tsa dimetale tse se nang letho, hobane dielemente tsena di amana le di-biofilms le di-metabolite tsa tsona. Di-microbes di hloka feela palo e nyane ya chromium le tshepe. Maemo a hodimo a Cr le Fe dihlahisweng tsa biofilm le mafome hodima disampole a bontsha hore matrix ya tshepe e lahlehetswe ke dielemente ka lebaka la mafome.
Kamora matsatsi a 14, ho ile ha bonoa likoti tse nang le P. aeruginosa le tse se nang eona setsing sa 2216E. Pele ho holisoa, bokaholimo ba sampole bo ne bo boreleli ebile bo se na sekoli (Setšoantšo sa 7a). Kamora ho holisoa le ho tlosoa ha biofilm le lihlahisoa tsa mafome, likoti tse tebileng ka ho fetisisa holim'a sampole li ile tsa hlahlojoa tlas'a CLSM, joalo ka ha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 7b le c. Ha ho likoti tse totobetseng tse ileng tsa fumanoa holim'a lisampole tsa taolo tse seng tsa baeloji (botebo bo phahameng ba sekoti ke 0.02 μm). Botebo bo boholo ba sekoti bo bakoang ke Pseudomonas aeruginosa e ne e le 0.52 μm kamora matsatsi a 7 le 0.69 μm kamora matsatsi a 14, ho latela botebo bo boholo ba sekoti ba lisampole tse 3 (boleng bo boholo ba sekoti bo 10 bo khethiloe bakeng sa sampole ka 'ngoe) bo fihlile ho 0.42 ± 0.12 μm le 0.52 ± 0.15 μm, ka ho latellana (Tafole ea 5). Botebo bona ba sekoti bo bonyenyane empa bo bohlokoa.
(a) Pele o pepesehela, (b) matsatsi a 14 sebakeng se sa sebeliseng lintho tse phelang le (c) matsatsi a 14 ka moro oa Pseudomonas aeruginosa.
Setšoantšo sa 8 se bonts'a li-spectra tsa XPS tsa libaka tse fapaneng tsa sampole, 'me metsoako ea lik'hemik'hale e hlahlobiloeng bakeng sa bokaholimo ka bong e akaretsoa ho Tafole ea 6. Tafole ea 6, liperesente tsa athomo tsa Fe le Cr boteng ba P. aeruginosa (lisampole tsa A le B) li ne li le tlase haholo ho feta tsa lisampole tsa taolo tse seng tsa baeloji (lisampole tsa C le D). Bakeng sa sampole ea P. aeruginosa, moqolo oa spectral oa Cr 2p core-level o ile oa kenngoa likarolong tse 'ne tsa peak tse nang le boleng ba matla a tlamang (BE) ba 574.4, 576.6, 578.3 le 586.8 eV, tse ka amahanngoang le Cr, Cr2O3, CrO3 le Cr(OH)3, ka ho latellana (Setšoantšo sa 9a le b). Bakeng sa lisampole tse seng tsa baeloji, spectrum ea Cr 2p core-level e na le litlhōrō tse peli tse kholo tsa Cr (573.80 eV bakeng sa BE) le Cr2O3 (575.90 eV bakeng sa BE) ho Setšoantšo sa 9c le d, ka ho latellana. E khahlang ka ho fetisisa Phapang pakeng tsa disampole tsa abiotic le P. aeruginosa e ne e le boteng ba Cr6+ le karolo e phahameng ea Cr(OH)3 (BE ea 586.8 eV) tlasa biofilm.
Li-spectra tse pharaletseng tsa XPS tsa bokaholimo ba sampole ea 2707 HDSS mecheng ena e 'meli ke matsatsi a 7 le matsatsi a 14, ka ho latellana.
(a) Matsatsi a 7 a ho pepesehela P. aeruginosa, (b) Matsatsi a 14 a ho pepesehela P. aeruginosa, (c) Matsatsi a 7 a ho pepesehela abiotic le (d) Matsatsi a 14 a ho pepesehela abiotic.
HDSS e bonts'a maemo a hodimo a ho hanyetsa mafome dibakeng tse ngata. Kim le ba bang ba 2 ba tlalehile hore UNS S32707 HDSS e hlalositsoe e le DSS e kopantsweng haholo e nang le PREN e fetang 45. Boleng ba PREN ba sampole ya 2707 HDSS mosebetsing ona e ne e le 49. Sena se bakwa ke dikahare tsa yona tse hodimo tsa chromium le maemo a hodimo a molybdenum le Ni, tse molemo dibakeng tse nang le asiti le chloride e ngata. Ho feta moo, sebopeho se leka-lekaneng hantle le sebopeho se se nang diphoso di na le thuso bakeng sa botsitso ba sebopeho le ho hanyetsa mafome. Leha ho le jwalo, ho sa tsotellehe ho hanyetsa ha yona ho hoholo ha dikhemikhale, data ya diteko mosebetsing ona e bontsha hore 2707 HDSS ha e sireletsehe ka botlalo ho MIC ya di-biofilms tsa P. aeruginosa.
Liphetho tsa electrochemical li bontšitse hore sekhahla sa ho bola ha 2707 HDSS ho moro oa P. aeruginosa se eketsehile haholo kamora matsatsi a 14 ha se bapisoa le se seng sa baeloji. Setšoantšong sa 2a, phokotso ea Eocp e bonoe ka bobeli sebokeng sa abiotic le moro oa P. aeruginosa nakong ea lihora tse 24 tsa pele. Kamora moo, biofilm e qetile ho koahela bokaholimo ba sampole 'me Eocp e ba e tsitsitseng. 36 Leha ho le joalo, boemo ba Eocp ea baeloji bo ne bo le holimo haholo ho feta ba Eocp e seng ea baeloji. Ho na le lebaka la ho lumela hore phapang ena e bakoa ke ho thehoa ha biofilm ea P. aeruginosa. Setšoantšong sa 2d, boteng ba P. aeruginosa, boleng ba icorr ba 2707 HDSS bo fihlile ho 0.627 μA cm-2, e leng taelo ea boholo bo phahameng ho feta ea taolo ea abiotic (0.063 μA cm-2), e neng e lumellana le boleng ba Rct bo lekantsoeng ke EIS. Matsatsing a 'maloa a pele, litekanyetso tsa impedance ho moro oa P. aeruginosa ho eketsehile ka lebaka la ho khomareloa ha lisele tsa P. aeruginosa le ho thehoa ha biofilms. Leha ho le joalo, ha biofilm e koahela ka botlalo bokaholimo ba sampole, impedance ea fokotseha. Lera le sireletsang le hlaseloa pele ka lebaka la ho thehoa ha biofilms le metabolites ea biofilm. Ka hona, khanyetso ea mafome e ile ea fokotseha ha nako e ntse e ea, 'me ho khomareloa ha P. aeruginosa ho bakile mafome a sebakeng seo. Mekhoa ea mecha ea litaba ea abiotic e ne e fapane. Khanyetso ea mafome ea taolo e seng ea baeloji e ne e le holimo haholo ho feta boleng bo tsamaellanang ba lisampole tse pepesetsoeng moro oa P. aeruginosa. Ho feta moo, bakeng sa lisampole tsa abiotic, boleng ba Rct ba 2707 HDSS bo fihlile ho 489 kΩ cm2 ka letsatsi la 14, e leng boleng ba Rct ka makhetlo a 15 (32 kΩ cm2) boteng ba P. aeruginosa. Ka hona, 2707 HDSS e na le khanyetso e ntle ea mafome tikolohong e se nang mafome, empa ha e hanele tlhaselo ea MIC ke biofilms ea P. aeruginosa.
Liphetho tsena li ka boela tsa bonoa ho tsoa likhutlong tsa polarization ho Setšoantšo sa 2b. Lekala la anodic le ne le amahanngoa le ho thehoa ha biofilm ea Pseudomonas aeruginosa le liketso tsa oxidation ea tšepe. Ka nako e ts'oanang karabelo ea cathodic ke phokotso ea oksijene. Boteng ba P. aeruginosa bo ekelitse haholo bongata ba hona joale ba corrosion, hoo e ka bang taelo ea boholo bo phahameng ho feta taolo ea abiotic. Sena se bontša hore P. aeruginosa biofilm e eketsa corrosion e fumanehang sebakeng sa 2707 HDSS. Yuan le al29 ba fumane hore bongata ba hona joale ba corrosion ba 70/30 Cu-Ni alloy bo eketsehile tlas'a phephetso ea P. aeruginosa biofilm. Sena se ka bakoa ke biocatalysis ea phokotso ea oksijene ke Pseudomonas aeruginosa biofilms. Tlhokomeliso ena e ka boela ea hlalosa MIC ea 2707 HDSS mosebetsing ona. Biofilms ea aerobic le eona e ka ba le oksijene e fokolang ka tlas'a tsona. Ka hona, ho hloleha ho fetisa bokaholimo ba tšepe ka oksijene e ka ba lebaka le tlatsetsang ho MIC mosebetsing ona.
Dickinson le ba bang ba 38 ba fane ka maikutlo a hore sekgahla sa dikarabelo tsa dikhemikhale le tsa electrochemical di ka angwa ka ho toba ke tshebetso ya metabolism ya dibaktheria tse tshweu hodima sampole le mofuta wa dihlahiswa tsa ho bola. Jwalo ka ha ho bontshitswe ho Setšoantšo sa 5 le Tafole ya 5, palo ya sele le botenya ba biofilm di ile tsa fokotseha kamora matsatsi a 14. Sena se ka hlaloswa ka ho utlwahalang hore kamora matsatsi a 14, boholo ba disele tse tshweu hodima 2707 HDSS di ile tsa shwa ka lebaka la ho fokotseha ha dikotla meahong ya 2216E kapa ho lokollwa ha di-ion tsa tshepe tse chefo ho tswa ho matrix ya 2707 HDSS. Ena ke moedi wa diteko tsa sehlopha.
Mosebetsing ona, biofilm ea P. aeruginosa e khothalelitse ho fokotseha ha Cr le Fe ka tlas'a biofilm holim'a 2707 HDSS (Setšoantšo sa 6). Ho Tafole ea 6, phokotso ea Fe le Cr sampole ea D ha e bapisoa le sampole ea C, e bontšang hore Fe le Cr tse qhibilihisitsoeng tse bakoang ke biofilm ea P. aeruginosa li ile tsa tsoela pele ho feta matsatsi a 7 a pele. Sekepe sa 2216E se sebelisetsoa ho etsisa libaka tsa leoatle. Se na le 17700 ppm Cl-, e tšoanang le e fumanoang metsing a tlhaho a leoatle. Boteng ba 17700 ppm Cl- e ne e le lebaka le ka sehloohong la phokotso ea Cr lisampoleng tsa abiotic tsa matsatsi a 7 le a 14 tse hlahlobiloeng ke XPS. Ha li bapisoa le lisampoleng tsa P. aeruginosa, ho qhibiliha ha Cr lisampoleng tsa abiotic ho ne ho le tlase haholo ka lebaka la khanyetso e matla ea Cl− ea 2707 HDSS libakeng tsa abiotic. Setšoantšo sa 9 se bontša boteng ba Cr6+ filiming ea passivation. E ka 'na ea ameha ho tlosoeng ha Cr libakeng tsa tšepe ke P. aeruginosa biofilms, joalo ka ha ho sisintswe ke Chen le Clayton.
Ka lebaka la kgolo ya dibaktheria, boleng ba pH ba sebaka seo pele le ka mora temo e ne e le 7.4 le 8.2, ka ho latellana. Ka hona, tlasa biofilm ya P. aeruginosa, ho bola ha asiti ya organic ho ka etsahala hore e se be lebaka le tlatsetsang mosebetsing ona ka lebaka la pH e phahameng haholo sebakeng seo ho nang le bongata ba dimela. PH ya sebaka seo ho seng sa baeloji ha e a ka ya fetoha haholo (ho tloha ho 7.4 ya pele ho ya ho 7.5 ya ho qetela) nakong ya teko ya matsatsi a 14. Keketseho ya pH sebakeng seo ho nang le ente ka mora ho hola e ne e bakwa ke tshebetso ya metabolism ya P. aeruginosa mme ho fumanwe hore e na le phello e tshwanang ho pH ha ho se na di-strips tsa teko.
Jwalo ka ha ho bontshitswe ho Setshwantsho sa 7, botebo bo boholo ba mokoti bo bakwang ke biofilm ya P. aeruginosa e ne e le 0.69 μm, e neng e le kgolo haholo ho feta ya mokga wa abiotic (0.02 μm). Sena se dumellana le data ya electrochemical e hlalositsweng ka hodimo. Botebo ba mokoti ba 0.69 μm bo nyane ka makgetlo a fetang leshome ho feta boleng ba 9.5 μm bo tlalehilweng bakeng sa 2205 DSS tlasa maemo a tshwanang. Lintlha tsena di bontsha hore 2707 HDSS e bontsha kganyetso e betere ya MIC ha e bapiswa le 2205 DSS. Sena ha se a lokela ho makatsa, kaha 2707 HDSS e na le dikahare tse hodimo tsa chromium, e fanang ka passivation e nkang nako e telele, ka lebaka la sebopeho sa mohato se leka-lekaneng ntle le di-precipitate tse kotsi tsa bobedi, e leng se etsang hore ho be thata hore P. aeruginosa e ntshe passivate mme e qale dintlha tsa eclipse.
Qetellong, ho phunya ha MIC ho fumanoe holim'a 2707 HDSS ka moro oa P. aeruginosa ha ho bapisoa le ho phunya ho sa reng letho ka har'a mecha ea litaba ea abiotic. Mosebetsi ona o bontša hore 2707 HDSS e na le khanyetso e betere ea MIC ho feta 2205 DSS, empa ha e sireletsehe ka botlalo ho MIC ka lebaka la P. aeruginosa biofilm. Liphuputso tsena li thusa ho khethoeng ha litšepe tse sa hloekang tse loketseng le bophelo bo hakantsoeng ba ts'ebeletso bakeng sa tikoloho ea leoatle.
Setlankane sa 2707 HDSS se fanoe ke Sekolo sa Tšepe sa Univesithi ea Leboea-bochabela (NEU) Shenyang, Chaena. Sebopeho sa motheo sa 2707 HDSS se bontšitsoe ho Tafole ea 1, e ileng ea hlahlojoa ke Lefapha la Tlhahlobo le Teko ea Lisebelisoa tsa NEU. Lisampole tsohle li ile tsa phekoloa ka 1180 °C ka hora e le 'ngoe. Pele ho teko ea ho bola, 2707 HDSS e bōpehileng joaloka chelete ea tšepe e nang le sebaka se ka holimo se pepesitsoeng sa 1 cm2 e ile ea penta ho fihlela ho grit ea 2000 ka pampiri ea silicon carbide 'me ea penta hape ka phofo ea 0.05 μm Al2O3. Mahlakore le tlase li sirelelitsoe ka pente e sa sebetseng. Kamora ho omisa, lisampole li ile tsa hlatsuoa ka metsi a hloekisitsoeng a hloekisitsoeng 'me tsa hloekisoa ka ethanol ea 75% (v/v) ka lihora tse 0.5. Ebe li omisoa ka moea tlas'a khanya ea ultraviolet (UV) ka lihora tse 0.5 pele li sebelisoa.
Mofuta oa Marine Pseudomonas aeruginosa MCCC 1A00099 o rekiloe ho Xiamen Marine Culture Collection Center (MCCC), Chaena. Pseudomonas aeruginosa e holisitsoe ka mocheso oa 37°C ka har'a li-flask tsa 250 ml le lisele tsa khalase tsa electrochemical tsa 500 ml ho sebelisoa Marine 2216E mokelikeli o metsi (Qingdao Hope Biotechnology Co., Ltd., Qingdao, Chaena). Bohareng (g/L): 19.45 NaCl, 5.98 MgCl2, 3.24 Na2SO4, 1.8 CaCl2, 0.55 KCl, 0.16 Na2CO3, 0.08 KBr, 0.034 SrCl2, 0.08 SrBr2, 0.022 H3BO3, 0.004 NaSiO3, 0016 NH3, 0016 NH3, 0016 NaH2PO4 , 5.0 peptone, 1.0 tomoso e ntšitsoeng le 0.1 ferric citrate. E qhibilihe mochesong oa 121°C metsotso e 20 pele e kenngoa. Bala lisele tsa sessile le planktonic u sebelisa hemocytometer tlas'a microscope e khanyang ho 400X magnification. Khokahano ea pele ea lisele tsa planktonic Pseudomonas aeruginosa hang ka mor'a ho kenngoa e ne e le lisele tse ka bang 106/ml.
Liteko tsa electrochemical li entsoe ka seleng ea khalase ea li-electrode tse tharo ea khale e nang le bophahamo bo mahareng ba 500 ml. Leqephe la platinum le electrode ea calomel e tletseng (SCE) li hokahantsoe le reactor ka li-capillaries tsa Luggin tse tletseng marokho a letsoai, tse sebetsang e le li-electrode tse hanyetsanang le tsa litšupiso, ka ho latellana. Ho etsa li-electrode tse sebetsang, terata ea koporo e koahetsoeng ka rabara e ile ea hokelloa ho sampole ka 'ngoe 'me ea koaheloa ka epoxy, ea siea sebaka se ka bang 1 cm2 sa sebaka se pepeneneng se lehlakoreng le le leng bakeng sa electrode e sebetsang. Nakong ea litekanyo tsa electrochemical, lisampole li ile tsa beoa ka har'a 2216E medium 'me tsa bolokoa mochesong o sa khaotseng oa ho incubation (37 °C) ka bateng ea metsi. Lintlha tsa OCP, LPR, EIS le polarization e ka bang teng li ile tsa lekanngoa ho sebelisoa Autolab potentiostat (Reference 600TM, Gamry Instruments, Inc., USA). Liteko tsa LPR li ile tsa tlalehoa ka sekhahla sa scan sa 0.125 mV s-1 holim'a -5 le 5 mV ka Eocp 'me makhetlo a sampole a 1 Hz. EIS e entsoe ka leqhubu la sine ka har'a maqhubu. 0.01 ho isa ho 10,000 Hz ho sebediswa motlakase o sebediswang wa 5 mV boemong bo tsitsitseng ba Eocp. Pele ho tjheseletsa e ka bang teng, di-electrode di ne di le mokgweng wa ho bula potoloho ho fihlela boleng ba bokgoni ba ho bola bo tsitsitseng bo fihlelletsweng. Di-curve tsa polarization di ile tsa sebediswa ho tloha ho -0.2 ho isa ho 1.5 V kgahlanong le Eocp ka sekgahla sa ho skena sa 0.166 mV/s. Teko ka nngwe e ile ya phetwa makgetlo a 3 ka le ntle le P. aeruginosa.
Disampole tsa tlhahlobo ya metallographic di ile tsa bentshwa ka mechine ka pampiri ya SiC e metsi ya grit e 2000 mme tsa bentshwa ka ho eketsehileng ka phofo e emisitsweng ya Al2O3 ya 0.05 μm bakeng sa ho shebella mahlo. Tlhahlobo ya metallographic e entswe ka ho sebedisa microscope ya mahlo. Disampole di ile tsa bentshwa ka tharollo ya potassium hydroxide ya 10 wt.% 43.
Kamora ho futhumatsoa, ​​disampole di ile tsa hlatsuwa ka makgetlo a mararo ka tharollo ya phosphate-buffered saline (PBS) (pH 7.4 ± 0.2) mme tsa lokiswa ka 2.5% (v/v) glutaraldehyde ka dihora tse 10 ho lokisa di-biofilms. Ka mora moo e ile ya ntshwa metsi ka letoto la di-graded (50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% le 100% v/v) ya ethanol pele e omiswa ka moya. Qetellong, bokahodimo ba sampole bo tlotswa ka filimi ya kgauta ho fana ka conductivity bakeng sa ho shebella SEM. Ditshwantsho tsa SEM di ne di shebane le matheba a nang le disele tse sessile haholo tsa P. aeruginosa hodima bokahodimo ba sampole ka nngwe. Etsa tlhahlobo ya EDS ho fumana dielemente tsa dikhemikhale. Microscope ya Zeiss Confocal Laser Scanning (CLSM) (LSM 710, Zeiss, Jeremane) e ile ya sebediswa ho lekanya botebo ba mokoti. E le ho bona dikoti tsa mafome tlasa biofilm, karolo ya teko e ile ya hlwekiswa pele ho latela Tekanyetso ea Naha ea Chaena (CNS) GB/T4334.4-2000 ho tlosa lihlahisoa tsa mafome le biofilm holim'a karolo ea teko.
Tlhahlobo ea X-ray photoelectron spectroscopy (XPS, ESCALAB250 surface analysis system, Thermo VG, USA) e entsoe ho sebelisoa mohloli oa X-ray o nang le monochromatic (mohala oa aluminium Kα ho 1500 eV eneji le matla a 150 W) holim'a sebaka se seholo sa matla a tlamang 0 tlas'a maemo a tloaelehileng -1350 eV. Li-spectra tse nang le qeto e phahameng li rekotiloe ho sebelisoa matla a 50 eV pass le boholo ba mehato ea 0.2 eV.
Disampole tse futhumaditsweng di ile tsa tloswa mme tsa hlatsuwa ka bonolo ka PBS (pH 7.4 ± 0.2) ka metsotso e 15 s45. Ho bona matla a baktheria a di-biofilm disampoleng, di-biofilm di ile tsa daiwa ka ho sebedisa LIVE/DEAD BacLight Bacterial Viability Kit (Invitrogen, Eugene, OR, USA). Sete ena e na le didae tse pedi tsa fluorescent, dae e tala ya fluorescent SYTO-9 le dae e kgubedu ya propidium iodide (PI). Tlasa CLSM, matheba a nang le botala bo botala le bofubedu a emela disele tse phelang le tse shweleng, ka ho latellana. Bakeng sa ho daiwa, motswako wa 1 ml o nang le tharollo ya 3 μl SYTO-9 le 3 μl PI o ile wa futhumatswa metsotso e 20 mochesong wa kamore (23 oC) lefifing. Kamora moo, disampole tse futhumaditsweng di ile tsa bonwa ka maqhubu a mabedi (488 nm bakeng sa disele tse phelang le 559 nm bakeng sa disele tse shweleng) ho sebediswa mochini wa Nikon CLSM (C2 Plus, Nikon, Japane). Botenya ba biofilm bo ile ba lekanngwa ka Mokgwa wa ho skena wa 3-D.
Mokhoa oa ho qotsa sengoloa sena: Li, H. et al. Ho bola ha microbial ea tšepe e sa hloekang ea 2707 super duplex ke marine Pseudomonas aeruginosa biofilm.science.Rep. 6, 20190; doi: 10.1038/srep20190 (2016).
Zanotto, F., Grassi, V., Balbo, A., Monticelli, C. & Zucchi, F. Ho petsoha ha tshepe e sa hlwekang ya LDX 2101 duplex ka hara tharollo ya chloride boteng ba thiosulfate.coros.science.80, 205–212 (2014).
Kim, ST, Jang, SH, Lee, IS & Park, YS Phello ea kalafo ea mocheso oa tharollo le naetrojene khaseng e sireletsang ho hanyetsa ho bola ha likoti tsa tšepe e sa hloekang ea super duplex.coros.science.53, 1939–1947 (2011).
Shi, X., Avci, R., Geiser, M. & Lewandowski, Z. Thuto ea Lik'hemik'hale e Bapisang ea ho Silafala ha Likokoana-hloko le ho Hlahisoa ke Elektrochemical ka Tšepe e sa Khaotseng ea 316L.coros.science.45, 2577–2595 (2003).
Luo, H., Dong, CF, Li, XG & Xiao, K. Boitshwaro ba electrochemical ba tshepe e sa ruseng ya duplex ya 2205 ditharollong tsa alkaline tsa pH e fapaneng boteng ba chloride.Electrochim.Journal.64, 211–220 (2012).
Little, BJ, Lee, JS & Ray, RI Tšusumetso ea li-biofilm tsa leoatleng holim'a ho bola: tlhahlobo e khutšoanyane.Electrochim.Journal.54, 2-7 (2008).